оптимизация геометрии в Quantum Espresso

[MaxGid]

Всем доброго времени суток. Прошу помощи у специалистов
стоит задача оптимизировать геометрию кристалла ZnSe допированный железом.
с помошью заведующего кластером (к сожалению ни он ни я специалистами по Quantum Espresso не являемся, он несколько месяцев только занимается я вообще пару дней) задачу поставили так:
&CONTROL
calculation = "relax"
forc_conv_thr = 1.00000e-03
max_seconds = 900000
nstep = 100
pseudo_dir = "/SOFTWARE/espresso-6.3/pseudo"
etot_conv_thr = 1.0D-5
forc_conv_thr = 5.0D-5
/

&SYSTEM
degauss = 1.00000e-02
ecutrho = 300
ecutwfc = 50
ibrav = 0
nat = 64
ntyp = 3
occupations = "smearing"
smearing = "gaussian"
tot_charge = 0
nosym_evc = .TRUE.
starting_magnetization(3)=0.142857
nspin = 2
/

&ELECTRONS
conv_thr = 1.00000e-06
electron_maxstep = 200
mixing_beta = 7.50000e-01
startingpot = "atomic"
startingwfc = "atomic+random"
/

&IONS
ion_dynamics = "bfgs"
/

CELL_PARAMETERS {angstrom}
11.4871 0.000000000 0.000000000
0.000000000 11.4871 0.000000000
0.000000000 0.000000000 11.4871

K_POINTS{gamma}

ATOMIC_SPECIES
Zn 65.39000 Zn.pbe-dnl-rrkjus_psl.1.0.0.UPF
Se 78.96000 Se.pbe-n-rrkjus_psl.1.0.0.UPF
Fe 55.84500 Fe.pbe-spn-rrkjus_psl.1.0.0.UPF

ATOMIC_POSITIONS {angstrom}
Zn 0.000000 0.000000 0.000000
Zn 0.000000 2.871170 2.871170
Zn 2.871170 0.000000 2.871170
Zn 2.871170 2.871170 0.000000
Se 1.435585 1.435585 1.435585
Se 1.435585 4.306755 4.306755
Se 4.306755 1.435585 4.306755
Se 4.306755 4.306755 1.435585
Zn 0.000000 0.000000 5.743538
Zn 0.000000 2.871170 8.614708
Zn 2.871170 0.000000 8.614708
Zn 2.871170 2.871170 5.743538
Se 1.435585 1.435585 7.179123
Se 1.435585 4.306755 10.050293
Se 4.306755 1.435585 10.050293
Se 4.306755 4.306755 7.179123
Zn 0.000000 5.743538 0.000000
Zn 0.000000 8.614708 2.871170
Zn 2.871170 5.743538 2.871170
Zn 2.871170 8.614708 0.000000
Se 1.435585 7.179123 1.435585
Se 1.435585 10.050293 4.306755
Se 4.306755 7.179123 4.306755
Se 4.306755 10.050293 1.435585
Zn 0.000000 5.743538 5.743538
Zn 0.000000 8.614708 8.614708
Zn 2.871170 5.743538 8.614708
Zn 2.871170 8.614708 5.743538
Se 1.435585 7.179123 7.179123
Se 1.435585 10.050293 10.050293
Se 4.306755 7.179123 10.050293
Se 4.306755 10.050293 7.179123
Zn 5.743538 0.000000 0.000000
Zn 5.743538 2.871170 2.871170
Zn 8.614708 0.000000 2.871170
Zn 8.614708 2.871170 0.000000
Se 7.179123 1.435585 1.435585
Se 7.179123 4.306755 4.306755
Se 10.050293 1.435585 4.306755
Se 10.050293 4.306755 1.435585
Zn 5.743538 0.000000 5.743538
Zn 5.743538 2.871170 8.614708
Zn 8.614708 0.000000 8.614708
Zn 8.614708 2.871170 5.743538
Se 7.179123 1.435585 7.179123
Se 7.179123 4.306755 10.050293
Se 10.050293 1.435585 10.050293
Se 10.050293 4.306755 7.179123
Zn 5.743538 5.743538 0.000000
Zn 5.743538 8.614708 2.871170
Zn 8.614708 5.743538 2.871170
Zn 8.614708 8.614708 0.000000
Se 7.179123 7.179123 1.435585
Se 7.179123 10.050293 4.306755
Se 10.050293 7.179123 4.306755
Se 10.050293 10.050293 1.435585
Fe 5.743538 5.743538 5.743538
Zn 5.743538 8.614708 8.614708
Zn 8.614708 5.743538 8.614708
Zn 8.614708 8.614708 5.743538
Se 7.179123 7.179123 7.179123
Se 7.179123 10.050293 10.050293
Se 10.050293 7.179123 10.050293
Se 10.050293 10.050293 7.179123


Но результаты не совсем удовлетворительны были, со своего опыта подскажите с входными данными и ключевыми словами пожалуйста

[Metalian]

Что значит "неудовлетворительные"? Что именно вы хотели воспроизвести?
И что Вы пытаетесь оптимизировать: кристалл (bulk) или поверхность (slab) ?
На основе чего построено начальное приближение?
Ну и не вижу окончания инпута, секции K_POINTS.

[Гесс]

Исходя из того что координаты атомов доходят до величин векторов - это явно bulk.
Заданная геометрия выглядит прилично, я бы предположил что построена на оптимизированной или рентгеновской геометрии селенида, если там ключи оптимизации включены - эта геометрия должна по идее ехать.
Учитывая приличный размер системы k-points-ами тут сложно запороть. То есть я бы наверное брал 2x2x2, но оптимизация тут должна пройти достаточно прилично и с одинокой гамматочкой, коль скоро речь не идет об электронной структуре.
nspin включен как я понимаю (я не работаю с эспрессо поэтому конкретно его ключи скорее угадываю), так что с этой стороны все хорошо.
Вот что такое "неудовлетворительные результаты" это действительно очень большой вопрос. Первое что приходит в голову - система "взрывается", тогда надо начинать с уменьшения шага оптимизации, в васпе он POTIM, как этот ключ называется в эспрессо - гугл в помощь.
Если же чтото другое - то рассказывайте что за неудовлетвоенность.

[Metalian]

система "взрывается"

В смысле, атомы "разбегаются"? Это при relax невозможно, ячейка-то фиксирована. В случае vc-relax такое, конечно, возможно в некоторых случаях.

[Гесс]

не, ячейка может и не пострадать, просто имея плохие стартовые градиенты (которые могут быть насчитаны даже на внешне приличных геометриях, особенно если были замены атомов или проблемы с псевдопотенциалами) и большой шаг - смещения алгоритм дает атомам плохую новую геометрию (сильно сближает атомы, перекидывает атомы "на другую сторону" от исходных позиций и т.д.). На этой геометрии градиенты становятся еще хуже и вернуться в норму не получается практически никогда. Энергия разумеется сразу улетает в тысячи электронвольт. Такое происходит чаще на первом шаге хотя я видел и "взрывы" после нескольких шагов. Но я пока не уверен что это случай топик стартера. Обычно результаты "взрывов" характеризуют не как "неудовлетворительные", а как "полная ". "неудовлетворительные" в случае геометрии я даже неуверен к чему бы я использовал. Наверное если бы параметры оптимизированной ячейки слишком сильно отличались бы от экспериментальных. Причем вот реально сильно, 10%+.

[Metalian]

У автора relax, а не vc-relax, параметры ячейки не меняются.

[MaxGid]

как определяется валентность в квантум еспрессо и подобных программах? я так понял что она определяется псевдопотенциалами, но как быть если мне нужно посчитать оптимизацию для двух и трех валентного железа?

[Гесс]

Ну вы бы рассказали чем прошлый вопрос кончился.

Нету в квантах понятия валентности. Псевдопотенциалы для каждого элемента не зависят от степени окисления, валентности, количества и типов связей. Количество электронов на внешних оболочках зависит от окружения.

[MaxGid]

Ну вы бы рассказали чем прошлый вопрос кончился.

Нету в квантах понятия валентности. Псевдопотенциалы для каждого элемента не зависят от степени окисления, валентности, количества и типов связей. Количество электронов на внешних оболочках зависит от окружения.

пока вопрос так и не разрешился. Неудовлетворительные в том смысле, что я брал из crystallography.net структуру ZnSe менял один Цинк на Ферум, и цель получить на выходе изменившуюся картину Ферум же не цинк, а координаты итоговые хоть и меняютсяя но незначительно, и самое главное расстояние между Ферумом и соседними селенами одинаковое после оптимизации, а это невозможно так как электронное облако железа не сфера. Это вроде как просисходит из за сохранения симметрии в процессе оптимизации но вроде как поставив ibrav=0, nosym=.true. я должен был отключить симметрию, но на выходе она сохранилась.

И все таки если нет понятия валентности и степени оксиления, то как тогда можно задать трехвалентное железо в мою струтуру ЦинкСелена?

У автора relax, а не vc-relax, параметры ячейки не меняются.

сейчас поставил на счет vc-relax, может в этом дело

[MaxGid]

Что значит "неудовлетворительные"? Что именно вы хотели воспроизвести?
И что Вы пытаетесь оптимизировать: кристалл (bulk) или поверхность (slab) ?
На основе чего построено начальное приближение?
Ну и не вижу окончания инпута, секции K_POINTS.

брал из crystallography.net структуру ZnSe менял один Цинк на Ферум, и цель получить на выходе изменившуюся картину Ферум же не цинк, а координаты итоговые хоть и меняютсяя но незначительно, и самое главное расстояние между Ферумом и соседними селенами одинаковое после оптимизации, а это невозможно так как электронное облако железа не сфера. Это вроде как просисходит из за сохранения симметрии в процессе оптимизации но вроде как поставив ibrav=0, nosym=.true. я должен был отключить симметрию, но на выходе она сохранилась.

Кристал
секции K_POINTS - я инпут делал в БУРАЙе он такой инпут в итоге выдал.

Вы работаете с квантум еспрессо? не подскажете еще чем отличаются псевдопотенциалы? rrkjus kjpaw и др? практически ничем?

[Гесс]

и самое главное расстояние между Ферумом и соседними селенами одинаковое после оптимизации, а это невозможно так как электронное облако железа не сфера.

Я сильно сомневаюсь что там будет НЕ теетраэдрическое окружение. А если размер ячейки не менялись и ячейка не слишком большая то и сильного раздвигания атомов ожидать не стоит.

Это вроде как просисходит из за сохранения симметрии в процессе оптимизации но вроде как поставив ibrav=0, nosym=.true. я должен был отключить симметрию, но на выходе она сохранилась.

ИМХО симметрия не о том. И ее снятие не повлияет.

то как тогда можно задать трехвалентное железо в мою струтуру ЦинкСелена?

Можно задать атом железа. Поменять ему валентность если под ней понимать число коротких контактов - ну можно конечно, насильно раздвигая железо с четвертой серой но это будет наверняка очень плохая по энергии структура. Изменить степень оксиления конкретного атома нельзя. Можно изменить заряд всей ячейки но оптимизация заряженных ячеек это тоже стремная затея.
Кстати а какой у вас магнитный момент железа? Вы его задаете? Сколько? Сколько на выходе? Расчет spin polarized?

[endlesslake]

а разве такая оптимизация может сама понизить симметрию начальной структуры? Может быть стоит попробовать добавить к координатам железа небольшие случайные смещения.